VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG UND VORRICHTUNG ZUM BETRIEBEN EINER GETRIEBEÖLPUMPE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der DE 103 10 594 Al ist eine Antriebsleistungs- Steuer/Regel-Einrichtung für ein Hybridfahrzeug bekannt, mit einem Verbrennungsmotor und einem Motorgenerator als Antriebsquellen.
Aus der DE 103 09 846 Al ist eine Steuer- und Regelvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, mit einem Getriebe, das über eine Antriebswelle mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, so dass dazwischen ein Getriebeübersetzungsverhältnis änderbar ist, wobei die Antriebskraft der Verbrennungskraftmaschine über eine Antriebswelle auf die Antriebsräder übertragen wird. Von der Verbrennungskraftmaschine wird eine Ölpumpe angetrieben. Unabhängig von dieser Ölpumpe ist eine motorbetriebene Ölpumpe vorgesehen, die angetrieben wird indem elektrischer Strom zugeführt wird. Die Steuer/Regelvorrichtung enthält eine Regeltechnik, welche die motorbetriebene Ölpumpe regelt, die den Öldruck für die regelbare Betätigung des Automatikgetriebes bereitstellt, wenn die Verbrennungskraftmaschine stoppt oder startet . Kann die von der Verbrennungskraftmaschine angetriebene Ölpumpe
nicht arbeiten, weil die Verbrennungskraftmaschine stoppt, so übernimmt die motorbetriebene Ölpumpe.
Aus der gattungsbildenden DE 199 23 154 Al ist ein dualer Pumpenantrieb bekannt, bei welchem eine Ölpumpe über einen Freilauf mit einem Elektromotor und über einen anderen Freilauf mit einem Fahrantriebstrang verbunden ist. Dadurch wird die Ölpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl entweder von dem Elektromotor oder von dem Antriebstrang angetrieben. Es ist ein Steuergerät vorgesehen, welches zum Einschalten und zum Ausschalten des Elektromotors genutzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit einer Getriebeölpumpe zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Funktion einer elektrisch angetriebenen Getriebeölpumpe eines Kraftfahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass eine Überwachungs- einheit die Funktion der Getriebeölpumpe überwacht und, falls ein Fehler erkannt wird, einen Ersatzantrieb aktiviert. Dadurch ist auch bei einem Ausfall des Hauptantriebs der Getriebeölpumpe der ordnungsgemäße Betrieb dieser Getriebeölpumpe sichergestellt.
Getriebeölpumpen, beispielsweise Sichelpumpen, sind so einfach und robust konstruiert, dass mechanische Defekte praktisch ausgeschlossen sind. Bei einer Störung einer ' Getriebeölpumpe ist die Ursache daher im Antrieb der Getriebeölpumpe zu suchen. Wird ein Fehler in der Funktion der Getriebeölpumpe erkannt, so lässt er sich folglich
dadurch beheben, dass die Getriebeölpumpe mit einem Ersatzantrieb betrieben wird. Damit wird die Verfügbarkeit der Getriebeölpumpe erhöht und die Wahrscheinlichkeit für einen Ausfall der Getriebeölpumpe deutlich verringert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens löst die Überwachungseinheit eine Fehlerreaktion des Elektromotors aus, wenn eine Leistungselektronik des Elektromotors der Getriebeölpumpe nicht ordnungsgemäß arbeitet. Eine Störung der Leistungselektronik kann beispielsweise in einer fehlerhaften Datenübertragung liegen. Als eine mögliche Fehlerreaktion wird der Elektromotor ausgeschaltet, damit ein Ersatzantrieb den Antrieb der Getriebeölpumpe übernehmen kann. Je nach Art und Dauer der fehlerhaften Datenübertragung, kann eine mögliche Reaktion des Elektromotors sein, sich so zu verhalten, als seien die letzten korrekt übertragenen Steuerdaten unverändert gültig.
Damit wird verhindert, dass fehlerhafte Informationen der Leistungselektronik zu einer falschen Reaktion des Elektromotors führen oder dass auf einen Ausfall der Leistungselektronik nicht reagiert wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors der Getriebeölpumpe überwacht und daraus der Ist-Zustand des Elektromotors der Getriebeölpumpe ermittelt. Beispielsweise wird die Leistungsaufnahme über Stromsensoren der Leistungselektronik erfasst. Damit ist es möglich, den Ist-Zustand der Getriebeölpumpe ohne zusätzliche Sensoren mittels der bereits vorhandenen Daten zu ermitteln.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Fehlerfall die Stromversorgung des Elektromotors der Getriebeölpumpe abgeschaltet. Dabei besteht die Stromversorgung beispiels-
weise aus einer HV-Versorgung und einer 12V-Versorgung. Die Stromversorgung kann beispielsweise an einer Sicherung unterbrochen werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nicht trotz eines Kurzschlusses oder eines Fehlers in der Leistungselektronik der Elektromotor weiterbetrieben wird. So wird verhindert, dass ein Fehler negativen Einfluss auf das Getriebe nimmt. Dabei ist der Abschaltpfad bevorzugt so ausgelegt, dass kein Schaden entstehen kann (Failsafe) . Beispielsweise ist die Hydraulik so ausgeführt, dass unerlaubte Ventilstellungen der Steuerventile schon aufgrund der Hydraulischen Verschaltungen unmöglich sind. Im Fehlerfall begibt sich das System zwangsläufig von selbst in einen sicheren und ungefährlichen Zustand.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Elektromotor (4) durch aktives Auslösen eines Kurzschlusses in der Leistungselektronik (11) abgeschaltet werden. Auch hier wird sichergestellt, dass nicht trotz eines Kurzschlusses oder eines Fehlers in der Leistungselektronik der Elektromotor weiterbetrieben wird. Es wird verhindert, dass ein Fehler negativen Einfluss auf das Getriebe nimmt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden im Fehlerfall alle Betriebsmodi des Getriebes, die zu ihrer Umsetzung einen stehenden Ersatzantrieb der Getriebeölpumpe benötigen, gesperrt und die Schaltstrategie des Getriebes an die veränderte Auswahl an Betriebsmodi angepasst . Damit wird verhindert, dass ein Betriebsmodus eingeschaltet wird, der nicht mehr ordnungsgemäß betrieben werden kann. Die Drehzahl des Ersatzantriebs wird an die Erfordernisse der Getriebeölpumpe angepasst. Damit ist die Getriebeölpumpe wieder voll leistungsfähig.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Getriebeölpumpe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Elektromotor als Hauptantrieb der Getriebeölpumpe und einer dem Elektromotor zugeordneten Leistungselektronik, bei der die Getriebeölpumpe mit mindestens einem Ersatz-Antrieb verbindbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Überwachungseinheit zur Überwachung der Funktion der Getriebeölpumpe vorgesehen ist. Bei einem Ausfall des Hauptantriebs kann die Getriebeölpumpe über einen Ersatzantrieb angetrieben werden. Dabei übernimmt der Ersatz-Antrieb die Funktion des Hauptantriebs. Damit ist auch bei einem Ausfall des Hauptantriebs ein ordnungsgemäßer Betrieb der Getriebeölpumpe sichergestellt. Durch die Wahl eines vom Verbrennungsmotor unabhängigen Hauptantriebes, sind alle Betriebsmodi des Getriebes ohne eine weitere Getriebeöl- pumpe durch die Vorrichtung darstellbar. Dabei ist die darstellbare Pumpleistung der Getriebeölpumpe unabhängig vom Betriebsmodus des Getriebes.
Es ist eine Überwachungseinheit zur Überwachung der Funktion der Getriebeölpumpe vorgesehen. Damit wird sichergestellt, dass jeder Fehler in der Funktion der Getriebeölpumpe sofort erkannt wird. Vorteil einer separaten Überwachungseinheit ist, dass die Ergebnisse der Leistungselektronik unabhängig mittels externer Größen überprüft und abgesichert werden können. Durch die Funktionsüberwachung der Getriebeölpumpe durch eine von der Leistungselektronik unabhängige Überwachungseinheit die Ausfallwahrscheinlichkeit der Getriebeölpumpe deutlich herabgesetzt. Gegenüber einer Lösung mit zwei Getriebeölpumpen können hier, bei vergleichbarer Sicherheit des Systems, die Kosten für eine zweite Getriebeölpumpe eingespart werden.
Bevorzugt ist die Überwachungseinheit in einer Getriebesteuerung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Über-
wachungseinheit ohne lange Übertragungswege direkt auf die Informationen der Getriebesteuerung zugreifen kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Überwachungseinheit von der Leistungselektronik getrennt angeordnet ist. Diese räumliche Trennung hat den Vorteil, dass äußere Störungen (z.B. Hitze, Kälte, Schmutz) , welche die Funktion der Leistungselektronik stören, nicht zwangsläufig auch auf die Überwachungseinheit wirken. Die physikalische Trennung (keine gemeinsam benutzten Speicher etc.) hat den Vorteil, dass ein Fehler in der Leistungselektronik nicht zu Fehlern in der Überwachungseinheit führt. Dabei werden durch die Integration der Überwachungseinheit in die Getriebesteuerung die Kosten für ein separates Bauteil, welches nur die Überwachungseinheit enthalten würde, gespart.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Ersatz- Antrieb ein Verbrennungsmotor. Dies hat den Vorteil, dass der Ersatzmotor bereits serienmäßig vorhanden ist. Bei einem Hybridantrieb hat die Wahl des Verbrennungsmotors als Ersatz- antrieb den Vorteil, dass alle Getriebestellungen möglich sind und nur der Start-Stopp-Betrieb (und bei bestimmten Hybrid-Konzepten die reine Elektrofahrt) deaktiviert werden muss.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Ersatz- Antrieb ein zusätzlicher Elektromotor. In einem Hybridfahrzeug ist ein solcher Motor bereits serienmäßig vorhanden.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Im Folgenden wird anhand der Zeichnung die Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigt :
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Getriebeölpumpe 3 eines Kraftfahrzeuges. Die Getriebeölpumpe 3 ist über einen Freilauf 6 mechanisch mit einem Elektromotor 4 verbindbar. Der Elektromotor 4 ist über eine Leistungselektronik 11 mit einer Batterie 9 verbunden. Zwischen der Batterie 9 und der Leistungselektronik 11 kann eine Sicherung 13 vorgesehen sein.
Die Batterie 9 versorgt die Leistungselektronik 11 des Elektromotors 4 mit Strom. Die Leistungselektronik 11 führt eine Eigenüberwachung durch. Dabei wird beispielsweise überprüft, ob der Inhalt eines internen Speichers sinnvoll ist oder ob Botschaften korrekt übertragen werden. Außerdem führt die Leistungselektronik 11 eine Funktionsüberwachung von Sensoren (z.B. Öldrucksensoren, Temperatursensoren) und Aktoren (Hydraulikventile, Kupplungen des Getriebes etc.) durch. Die Leistungselektronik 11 überwacht Parameter von Leistungsendstufen mit dem Ziel, Fehler wie einen Kurzschluss oder eine Stromkreisunterbrechung zu finden und darauf zu reagieren. Die Leistungselektronik 11 versorgt den Elektromotor 4 mit Strom und steuert und überwacht seine Funktion. Sie führt eine Leistungsbilanzierung des Elektromotors 4 durch, indem sie über Stromsensoren die Leistungsaufnahme des Elektromotors 4 erfasst . Damit lässt sich der Ist-Zustand des Elektromotors 4 erfassen und überwachen.
Der Elektromotor 4 dient als Hauptantrieb der Getriebeölpumpe 3. Er kann beispielsweise als Permanentenergie-Synchron-
maschine ausgeführt sein. Der Elektromotor 4 treibt nach Maßgabe der Leistungselektronik 11 die Getriebeölpumpe 3 an.
Die Leistungselektronik 11 und der Elektromotor 4 werden von einer Überwachungseinheit 12 in ihrer Funktion überwacht. Diese Überwachungseinheit 12 stellt eine von der Leistungselektronik 11 unabhängige redundante Überwachungsebene dar. Dazu wird der Getriebeöldruck erfasst, sowie die Stromaufnahme und die Drehzahl des Elektromotors 4 ermittelt (z.B. sensorlos aus den Phasenströmen) . Die empfangenen Daten werden auf Plausibilität überprüft. Die Überwachungseinheit 12 ist bei einem Wechsel auf einen Ersatzantrieb 1, 7, 8 in der Lage den Ersatzantrieb 1, 7, 8 zu überwachen. Dabei kann auch die Leistungselektronik des Ersatzantriebes 1, 7, 8 durch die Überwachungseinheit 12 überwacht werden.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Überwachungseinheit 12 in einer Getriebesteuerung 10 angeordnet. Dabei empfängt die Überwachungseinheit 12 Daten von der Leistungselektronik 11 und von der Getriebesteuerung 10. Dazu sind die Leistungselektronik 11, die Überwachungseinheit 12 und die Getriebesteuerung 10 über ein Datennetz 14 miteinander verbunden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Getriebeölpumpe 3 über einen Freilauf 5 oder dergleichen mit einem oder mehreren Ersatz-Antrieben 1, 7, 8 verbindbar. Damit ist ein schneller und problemloser Antriebswechsel möglich. Die Getriebeölpumpe 3 wird bei einem Freilauf 5 immer von dem am schnellsten drehenden der mit ihr verbundenen Antriebe 4, 1, 7, 8 angetrieben.
Es sind auch mechanische Verbindungen zwischen der Getriebeölpumpe 3 und den Antrieben 4, 1, 7, 8 denkbar, die einen
gemeinsamen Antrieb der Getriebeölpumpe 3 durch mehrere Antriebe 4, 1, 7, 8 ermöglichen.
Bei den Ersatz-Antrieben 1, 7, 8 handelt es sich beispielsweise um den Verbrennungsmotor 1 des Kraftfahrzeuges und um einen ersten Elektromotor 7 und einen zweiten Elektromotor 8 eines Hybridantriebes des Kraftfahrzeuges.
Erkennt die Überwachungseinheit 12 einen Fehler der Leistungselektronik 11 oder des Elektromotors 4, so wird der Antrieb der Getriebeölpumpe 3 von dem Elektromotor 4 auf einen Ersatz-Antrieb 1, 7 oder 8 umgeschaltet. Dazu wird die Stromversorgung 9 der Leistungselektronik 11 abgeschaltet. Die Getriebesteuerung 10 sperrt alle Betriebsmodi des Getriebes 2 (in Fig. 1 nicht dargestellt) , bei denen der nunmehr gewählte Ersatzantrieb 1, 7 oder 8 inaktiv sein muss.
Beispiele für solche Betriebsmodi sind Elektro-Fahrt oder die automatische Start-/Stopp-Funktion des Verbrennungsmotors 1. Gegebenenfalls wird die Getriebe-Schaltstrategie entsprechend angepasst. Der ausgewählte Ersatz-Antrieb 1, 7 oder 8 wird so angesteuert, dass die Getriebeölpumpe 3 wie gewünscht arbeitet. Dies kann beispielsweise eine Leerlaufanhebung des Verbrennungsmotors 1 bedeuten.